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综合吊装施工方案
宁煤甲醇气化装置
综合吊装施工方案
（讨论稿）
于漪
中国化学工程第十三建设公司
二00五年八月
目录
1.工程概况3
2.编制依据4
3.吊装方法及吊装顺序4
4.设备吊装主要步骤7
5.吊装过程各部受力计算书7
6.吊装机、索具的选用10
7.施工技术要求11
8.安全技术措施11
9.劳动组织12
10主要施工机具13
11.技术措施用料14
12.吊装附图14
1.工程概况
宁煤甲醇工程是宁夏自治区一号工程，是以煤为原料，生产甲醇的大型化工装置，年产甲醇25万吨。
我公司承建的气化装置系引进美国德士古设备和技术：
水煤浆加压气化、废锅流程。
气化框架为重型钢结构露天框架，长48m，宽22.5m，高约70m，钢结构总重约5000吨。
钢柱断面为十字钢组合截面（1000mm×1000mm）每根柱重约15吨，每根连接梁重约3吨。
钢结构的柱间与柱梁的连接为螺栓连接。
气化装置设备共有216台，大型静止设备较多，具有高、大、重等特点。
多而集中，大型设备24台，其中3台辐射冷却器B125ABC，每台壳体净重167吨（不含内件重65吨）；均安装在B-C轴线的40.2m平台上，由三个支座固定在钢基础上；3台气化炉R125ABC，每台壳体净重39吨，均安装在辐射冷却器顶部法兰上端；标高48.85m；3台对流冷却器B126ABC，每台净重57吨，均安装在A-B轴线的40.2m平台上；3台蒸汽包D130ABC，每台净重29吨安装在B-C轴线的63.2m平台上。
设备名称
设备位号
规格型号
净重（Kg）
安装标高
备注
蒸汽包
D130ABC
φ1500×9500
29000
EL63.2
SC1500-2
中间蒸汽包
D132ABC
4351
EL59.0
120T汽车吊
高压氮气罐
D1108
φ1100×6000
8400
EL52200
SC1500-2
气化炉
R125ABC
￠2800×8200
39700
EL52.2
SC1500-2
辐射冷却器
B125ABC
φ3700×24300
167000
EL40.2
20T卷扬机
对流冷却器
B126ABC
φ1550×18900
57000
EL40.2
SC1500-2
一级高架冷却器
E152AB
9200
EL29.7
50T汽车吊
第一级闪蒸罐
D151AB
EL29.7
煤储仓
TK101AB
φ5600×15000
21000
EL30.1
非标
煤浆槽
TK104AB
φ6700×8500
39000
EL12.5
702非标
锁斗冲洗槽
D127ABC
φ2400×4800
7500
EL29.0
50T汽车吊
锁斗
D126ABC
φ1900×2600
14300
EL16.0
50T汽车吊
湿球磨机
X104AB
φ3000×9756
141000
EL13.0
SC1500-2
重力沉降槽
X151AB
25000
EL12.0
非标
蒸汽过热炉
H1301
φ7200×75000
74000
EL0.5
150T履带吊
除氧器
D1301
φ2800×9000
10000
EL13.5
50T汽车吊
低压除氧器
D192
φ2800×7800
12000
EL13.5
50T汽车吊
含碳渣过滤机
Y175AB
10000
EL8.8
50T
合成气洗涤器
D129ABC
φ2000×H8500
29000
EL9.0
80T汽车吊
锁斗循环水冷却器
E129ABC
16000
EL9.0
50T汽车吊
渣池罐
X125ABC
2800×800
34000
EL0.5
非标
刮板输送机
X128ABC
29000
EL0.5
50T汽车吊
吹灰气储罐
D191
φ2200×9050
52000
EL0.5
160T汽车吊
氧气蓄能器
D1105
φ2200×9050
94646
EL1.0
150T履带吊
氮气压缩机
C1105
22300
EL0.5
50T汽车吊
1#脱盐水预热器
E501
φ1200×9206
16920
50T汽车吊
1#蒸汽发生器
E502
φ1400×7196
9100
50T汽车吊
原料气预热器
E503
φ1000×4500
18000
50T汽车吊
水冷器
E504
φ1200×8486
17160
50T汽车吊
2#脱盐水预热器
E507
φ800×5496
5655
2#蒸汽发生器
E508
φ2000×8948
22000
50T汽车吊
变换炉
R501
φ3200×12500
85000
150T履带吊
预变换炉
R502
φ3000×H9200
45000
80T汽车吊
气体增湿器
D501
φ2500×H8775
27400
50T汽车吊
2#汽液分离器
D502
φ2000×H3600
14000
50T汽车吊
2.编制依据
2.1《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201—2000；
2.2《石油化工施工安全技术规程》SH3505—1999；
2.3《钢结构设计手册》——中国建筑工业出版社
2.4《石油化工吊装工作手册》；
2.5业主提供的相关图纸；
2.6以往类似工程施工经验。
3.吊装方法及吊装顺序
3.1吊装顺序
美国德士古公司提供的“最终煤气化装置安装手册”规定，该工程的大型设备安装程序为：
3.1.1安装主框架钢结构；
3.1.2安装辐射冷却器，内件水冷壁安装，详见辐射冷却器施工方案；
3.1.3安装气化炉壳体，待辐射冷却器试压合格后，方可筑炉；
3.1.4安装对流冷却器利用吊车吊装；
3.1.5SC1500-2型吊车的使用必须将钢结构安装与设备吊装相结合,必须统筹安排；
（1）当杆长27.45M时、起吊能力122T
吊装内容：
氧气蓄能器D1105、球磨机X104AB、吹灰气储罐D191、变换炉R501、预变换炉R502
（2）当杆长54.9M时、起吊能力66.5T
吊装内容：
吊装48M以下分段的钢结构；
（3）当杆长73.2M时、起吊能力37.7T
吊装内容：
吊装48M～60M之间的分段钢结构
（4）当杆长85.4M时、起吊能力24.1T
吊装内容：
吊装60M以上的分段钢结构、吊装梁；蒸汽过热器H1301的烟囱
（5）当杆长73.2M时、起吊能力37.7T
吊装内容：
吊装蒸汽包D130ABC、中间冷却器D132ABC、高压氮气储罐D1108、D131ABC、D128ABC
（6）当杆长67.1M时、起吊能力47.6T
气化炉R125ABC、连通管
3.2吊装方法
气化装置整个吊装采用吊车与卷扬机相合的方法：
气化钢结构框架安装具备吊装条件后,用20吨4台卷扬机将其最重辐射冷却器吊装就位，框架内的辐射冷却器、对流冷却器、气化炉均为高压设备，其特点是设备重量大、安装标高高且吊装难度大；根据工程实际情况、资源情况和我公司的吊装能力和综合技术水平，本着“安全、稳妥、实用、经济”的原则，决定首选利用气化框架进行吊装。
气化炉具体为：
在框架顶部吊装梁上系挂索具、滑移法将设备吊装就位，即吊装辐射冷却器和气化炉时，在标高72m的框架梁顶部，各悬挂一套200t吊装索具，利用四台起吊卷扬机和尾排将设备缓慢吊起，采用滑移法将设备吊装就位；对流冷却器的吊装参照上述设备的吊装方法；在设备尾部设置一套牵引、溜放索具采用滑移法将设备吊装就位。
气化装置设备平面布置见图1—1、立面布置见图1—2。
为便于设备安全稳妥的吊装就位，每台设备本体均应有专用吊装吊耳。
建议吊耳的位置如下：
（1）辐射冷却器
辐射冷却器吊耳设置在设备顶部法兰盖板上，形式为板式，吊耳的起重能力为200t，尾部设置溜放吊耳，设备制造已设置；
（2）气化炉
气化炉吊耳距顶部2200mm，方位0°和180°对称布置，形式为板式，每个吊耳的起重能力为50t，尾部设置溜放吊耳，形式不限；
（3）对流冷却器
3.3本方法的优点
本方法的优点是
（1）工艺实用简单，操作灵活；
（2）施工机械因地制宜，制作简单，组装方便；
（3）所吊设备直立时结构各部位和机、索具受力最大，所以经过起始状态的检查，可保证整个吊装过程的安全；
（4）施工周期短；
（5）经济效益好，费用明显降低，是一种即安全可靠又省工省时的首选方法。
本吊装方法也是经多次使用、成熟的吊装方法。
3.4需要设计和土建施工配合的条件
（1）按照设备吊装采用气化框架，需对框架结构进行设计；
（2）采用此种吊装方法，设备进向方位的部分结构框架梁应设计成后装梁，待设备就位后再安装。
即吊装辐射冷却器时，气化框架②～⑦轴线与（B）轴线间0m~29m钢结构框架横梁、吊装对流冷却器时②～⑦轴线与（B）轴线间0m~29m钢结构框架横梁待设备就位后再安装，吊装气化炉时正式框架②～⑦轴线与（B）轴线间58m标高的横梁待设备就位后再焊接，为大型设备吊装提供方便。
4.设备吊装主要步骤
4.1辐射冷却器吊装的主要步骤
4.1.1在72m高的框架顶部相应位置安装专用吊装钢梁（设计时一并考虑），在钢梁上拴挂200t、10-11轮提升索具2套；
4.1.2设备按照方案要求摆放到合适位置；
4.1.4启动提升卷扬机，150t履带吊配合提升索具将设备缓慢提起；在送尾过程中尽量减少侧偏角，保证起吊滑车组与地面垂直；
4.1.5待设备完全直立后吊车摘钩，提升索具将其缓慢提升，在设备底部超过安装标高后停机，方位检查无误后，将设备落到支架上；
4.1.6进行精确找正；
4.1.7拆除提升索具。
设备吊装现场布置见图4—3；设备起吊就有位示意见图4—4。
5.吊装过程各部受力计算书
由于合成器冷却器重量最大，故仅对其进行受力分析并以此进行机索具的选用。
5.1吊装荷重的计算
Q=（P+g）K1×K2
=（167+20）×104×1.1×1.1
=226.27×104N
式中：
G---设备净重；
g---机、索具重量；
K1---动载系数；
K2---不均衡系数。
此Q力作用在气化框架⑥～⑦轴线标高85m钢结构横梁中部。
5.2设备抬头时受力计算
5.2.1每套滑车组受力计算
P1=QXc/2nCosα
=226.27×104×19000/2×35330×Cos0°
=60.84×104N
式中：
Xc---设备重心至其底面的距离；
n----设备吊点至设备底部距离；
α----滑车组与设备就位时垂直中心线的夹角。
5.2.2送尾吊车受力计算
Ps=Q-2P1
=226.27×104-2×60.84×104
=104.59×104N
5.3设备脱排瞬时受力计算
5.3.1设备倾角计算
θ=57.3L/[（1-Xc/n）（h-h1）+Xc]
=57.3×3000/[（1-19000/35330）（85000-2000）+19000]
=3.0°
式中：
L---脱排距离；
h---滑车组系点高度；
h1----溜尾索具拴挂点的高度。
5.3.2提升滑车组与吊装梁侧偏角
α2=（1-Xc/n）θ
=（1-19000/35330）×3.0°
=1.39°
5.3.3起吊滑车组受力计算
拖排时，滑车组与设备就位中心线夹角近似为零。
P2=Q/2Cosα2
=226.27×104/2Cos1.39°
=113.17×104N
5.3.4水平力计算
Pd=2P2Sinα2
=2×113.17×104Sin1.39°
=5.49×104N
此力为吊装过程中作用在混凝土框架上的最大水平力。
5.4设备就位时受力计算
5.4.1起吊滑车组与其重垂线夹角
α3=arctg（B/2-D/2）/（H-h3-n）
=arctg（4000/2-3600/2）/（85000-28000-35330）
=0.53°
式中：
h3---就位时刻设备底部至地面的距离；
B---吊装工具梁安装中心距；
D---两吊耳之间的中心距。
5.4.2每套起吊滑车组受力
P3=Q/2Cosα3
=226.27×104/2Cos0.53°
=113.14×104N
5.5吊装工具梁的设计及校核
吊装工具梁的几何尺寸详见工具梁制作图。
H=1500mmL=10000mmb=468mmB=500mmh=1420mmE=2.0×106Kg/cm2
截面积So=96800mm2材质Q235A
5.5.1剪切强度校核
τ=P3/So
=183.84×104/96800
=18.99MPa＜[τ]=95MPa
剪切强度满足使用要求。
5.5.2弯曲强度校核
W=BH3-bh3/6H
=500×15003-468×14203/6×1500
=38609024mm3
M=P3L/4
=183.84×104×10000/4
=4596000000Nmm
最大弯曲应力：
σmax=M/W
=4596000000/38609024
=119.04MPa＜[σ]=150MPa
工具梁弯曲强度满足使用要求。
5.5.3工具梁的刚度校核
Ix=BH3-bh3/12
=500×15003-468×14203/12
=1575831768000mm4
Y=P3L3/48EIx
=183.84×104×100003/48×2.0×105×157********00
=0.12mm＜[Y]=L/500=10000/500=20mm
工具梁的刚度满足使用要求。
结论：
自行设计的吊装工具梁是安全可靠的。
6.吊装机、索具的选用
6.1提升索具的选用
提升滑车组最大受力为183.84×104N，故选用H200t×10D和H200t×11D滑车组成两套11-12滑车组作为提升滑车,双头抽绳途经二个导向轮，查机械利益系数为K=8.42，则跑绳拉力为S=P2/2K=183.84×104/2×8.42=10.92×104N；
提升滑车组串绕绳选用：
选用φ34.5-6×37+1-160钢丝绳2400m，共需2根。
其破断力为Pp=62.15×104N，则跑绳的安全系数K为K=Pp/S=62.15×104/10.92=5.69＞5倍
卷扬机的选用：
选用20吨单筒慢动卷扬机4台做提升动力（考虑容绳量）。
捆绑绳的选用：
选用φ65-6×37+1-155钢丝绳，其破断力为Pp=199.26×104N，取安全系数K=8倍，则需要根数N=KP2/Pp=8×183.84×104/199.26×104=7.38
选用φ65的钢丝绳做捆绑绳，30m一根四弯八股使用，每套滑车组1根。
6.2送尾吊车的选用
由送尾吊车最大受力168.08×104N，选用250t履带吊送尾，在工作半径m、杆长m时，额定吊装重量为。
7.施工技术要求
7.1在框架顶端安装吊装梁前，应在标高72m处设置专用临时平台，以便安全地进行高空作业。
7.2安装吊装工具梁时，利用现场250t履带吊进行安装。
7.3设备出厂前必须按设计及施工要求焊接好吊装吊耳。
7.4设备已到货并根据吊装要求摆放到起吊位置，经检查符合设计图纸要求并具备起吊条件。
7.5设备吊装前，应对设备基础进行复验，验收合格后待设备吊起超过安装高度后再就位。
7.6钢丝绳、滑车、卷扬机等机索具的规格、数量及使用部位必须按方案的要求配置。
7.7卷扬机卷筒上钢丝绳的备用圈数不得少于4圈。
卷扬机迎面导向滑车至卷筒中心的距离应大于20倍的卷筒直径。
7.8卷扬机在使用前应试运转2小时以上，视其是否正常制动器是否灵活可靠以防失灵。
7.9卷扬机操作人员必须熟悉其机械性能及操作规程，并切实按操作规程执行，上岗应持操作证。
7.10各机、索具的连接固定，必须分工明确，专人负责，并做好自检记录和专人检查验收。
7.11锚点的埋设，应按平面布置图及锚点施工图进行，各锚点绳在埋设前应加防锈油保护，并做好隐蔽工程记录。
7.12在埋设的锚点、捆绑绳等处的钢丝绳，应预先对其进行张拉，使其呈受力状态，不允许在扭结及受力不均衡的条件下使用。
7.13吊装前应对设置的全部机索具按照方案和国家有关规定的要求进行全面维修检查和验收，提升跑绳要以最大受力的20%进行初步预紧。
7.14吊装梁安装时应与框架顶部的钢结构件焊接，两根大梁之间用槽钢连接牢固、稳定。
7.15吊车站位及行走范围内的地面应回填、平整、夯实，并铺设δ=25mm的钢板，以利送尾过程顺利。
7.16在施工中，如需机索具代用，必须经过研究并征得有关人员同意后方可使用，并做好记录。
8.安全技术措施
8.1吊装前技术负责人必须依据吊装方案向参加方案实施的全体人员进行认真仔细的技术交底，做到各岗位人员均熟悉方案内容，明确单项作业职责和任务。
8.2在施工的全过程中，施工人员必须做到分工具体，明确职责在整个吊装过程中，要切实遵守现场秩序，服从命令，听指挥，不得擅自离开工作岗位。
8.3施工人员进入现场必须戴好安全帽，凡参加登高作业的人员必须经过身体检查合格，作业时必须佩戴安全带，并系在安全可靠的地方。
8.4吊装过程中，应统一信号，施工人员均须熟悉此信号，以便各岗位协调动作。
8.5带电的电焊线要远离钢丝绳，以免连电损伤，工作钢丝绳在与金属构件锐角、建筑物夹角接触时应加垫付保护，以防损伤。
8.6吊装前应了解天气情况，不允许在雨天、夜间及四级风以上的情况下吊装作业。
8.7在吊装过程中，未经现场指挥人员许可不得在塔体底部和周围以及受力索具附近停留或通过。
8.8施工过程中，如需利用构筑物系结索具者，必须经过验算并能安全承受，经有关方面同意后，方可使用，同时要垫以木板等保护物，以保证构筑物和索具不致损伤。
8.9机械设备要安排专人检查、试验和操作，并认真按照岗位责任制作好维护工作。
8.10吊装前应组织有关部门共同进行全面检查，经检查合格后，签发“吊装许可证”后，方可起吊。
8.10方案实施过程中，必须讲究科学态度，严格执行本方案，在没有征得有关人员同意的前提下，不得任意更改方案。
8.10其它未尽事宜严格按《石油化工施工安全技术规程》执行。
9.劳动组织
施工劳动组织一览表
序号
岗位
人数
职责
1
施工经理
1
负责现场协调、调配、安全等工作
2
技术负责
1
负责施工中的技术工作
3
安全员
1
监督检查施工现场的安全工作
4
总指挥
1
负责提升系统的指挥工作
5
副指挥
1
负责指挥吊车送尾岗位
6
起重工
35
负责现场所有起重作业
7
卷扬机操作
8
根据指令及时准确地操作卷扬机
8
保运工
4
负责现场用水用电及材料供应工作
10主要施工机具
主要施工机索具一览表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
滑车
H200×10D
个
2
提升
H200×11D
个
2
提升
H40×1
个
8
导向
H20×1
个
4
导向
2
钢丝绳
∮34.5—6×37+1--160
米/根
2400/2
提升跑绳
∮65—6×37+1--160
米/根
30/4
捆绑绳
∮47.5～∮19.5
米/根
若干
绳扣
3
卷扬机
20吨
台
4
提升
4
卡环
200吨
个
4
40吨
个
8
5
铲车
5吨
台
1
6
倒链
5吨
个
6
3吨
个
6
7
道木
200×150×2500
块
300
8
配电箱
个
2
9
电缆线
50mm2
m
120
10
吊车
履带吊250t
台班
4
11
吊车
50t
台班
20
11.技术措施用料
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
H钢
2
H钢
H500×1500×40×40
m
60
3
钢板
δ=25mm
m2
30
筋板
4
栏杆
φ33.5×3.25
m
200
5
花纹板
δ=6mm
m2
300
6
槽钢
[12.6
m
400
7
钢脚手管
φ48×3.5
m
200
8
木跳板
δ＝50
m2
240
12.吊装附图
72M
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